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Da un po’ volevo scrivere qualcosa sull’inquinamento elettromagnetico, su come la questione venga percepita dall’opinione pubblica e trattata dai mass media.
Inizierò da alcune considerazioni di base, in parte legate alla teoria e in parte frutto di osservazioni empiriche.
Mi scuso sin d’ora per i tecnicismi, che ho cercato di ridurre al minimo relegandoli in note a margine. Spero che il testo sia di buona comprensione, oltreché di qualche interesse per chi vuol capirci un po’ di più e non fermarsi all’opinione comune.

TELEFONARE SENZA ANTENNE?
Quando un Gestore si aggiudica una licenza per l’utilizzo di frequenze adibite al servizio di telefonia cellulare, s’impegna, entro un certo tempo, a fornire il servizio come concordato col Ministero delle Comunicazioni in fase di gara.
Con servizio si intendono sostanzialmente due cose:
– copertura: presenza del segnale radio nelle zone previste dalla licenza, con un’intensità adeguata per consentire agli utenti l’accesso alla rete;
– capacità: disponibilità della connessione per un certo numero di utenti simultanei, e soddisfacimento di requisiti minimi di qualità concordati in fase di rilascio della licenza.

Le due cose non è detto coincidano. Si può avere la copertura ma non la capacità sufficiente (ad es. il telefonino ha “campo” ma appare il messaggio di “rete occupata” se si tenta di chiamare). Questo perché il segnale c’è ma non le risorse sufficienti affinché un certo numero di utenti faccia traffico contemporaneamente.

Il Gestore deve soddisfare, nei tempi previsti, gli obiettivi di servizio cui è vincolato dalla licenza. L’assenza del servizio, per ritardi nello sviluppo della rete o anche solo per periodi limitati di tempo (ad es. a causa di guasti), è una iattura per il Gestore, che si trova a dover pagare penali al Ministero.
Per assicurare il servizio, il Gestore installa sul territorio le cosiddette Stazioni Radio Base (srb), comunemente ma anche erroneamente chiamate “ripetitori”⁽¹⁾, preposte alla diffusione del segnale. L’installazione delle srb segue precisi criteri di pianificazione, volti a:
– massimizzare l’area coperta;
– minimizzare il numero di srb (ognuna delle quali può costare parecchie decine di migliaia di euro);
– minimizzare la potenza trasmessa⁽²⁾.

Finché la posizione delle srb viene decisa dal Gestore, non ci sono grossi problemi: è suo interesse che gli utenti abbiano servizio, facciano traffico e spendano, quindi pianificherà la sua rete nel migliore dei modi possibili e secondo criteri di economia.
È chiaro che non può essere il Gestore ad avere l’ultima parola su tutto: ci sono dei vincoli ambientali, architettonici, paesaggistici, sanitari, ecc. da rispettare. È ovvio che un’antenna sulla scalinata di Piazza di Spagna non va messa, e nemmeno davanti alle finestre d’un ospedale. Normalmente la localizzazione di una srb viene decisa di concerto tra il Gestore, l’ARPA (Agenzia Regionale per la Protezione Ambientale) e le Amministrazioni locali.

Cose ben diverse sono, però, l’allarmismo generalizzato, la paura immotivata e il rifiuto istintivo che pervadono l’opinione pubblica al solo sentir parlare di “antenne per cellulari”. Tutti abbiamo un cellulare, non possiamo farne a meno e andiamo su tutte le furie quando “non c’è campo”, ma nessuno vuole avere una srb vicino casa, ossia un impianto che permette di “avere campo”.
In America la chiamano “sindrome nimby” (Not In My Back Yard): fate quel che volete, ma fatelo lontano da casa mia, non venite a rompermi le balle in cortile.
La sindrome nimby, nella variante applicata alle antenne, nell’ultimo decennio ha polarizzato l’opinione pubblica verso atteggiamenti di rifiuto incondizionato, che sfocia in veri e propri eccessi di parossismo.

Cosa succede quando il Gestore, sommerso dai dinieghi delle Amministrazioni locali a loro volta incalzate da orde di cittadini infuriati e impauriti, ha poco o nessun potere decisionale sullo sviluppo della propria rete? Se la posizione delle srb non è ottimizzata, la copertura avrà dei “buchi”, delle zone d’ombra, senza servizio. Il Gestore, allora, per riempire i buchi di copertura e soddisfare il requisito di servizio (assicurare agli utenti il benedetto “campo”), dovrà aumentare il numero di srb (più tralicci, più antenne) e/o aumentare le potenze trasmesse. In entrambi i casi, la soluzione rattoppata sarà peggiore di quella iniziale, in termini di costi di esercizio (che saranno puntualmente ribaltati sugli utenti), qualità del servizio, inquinamento elettromagnetico ed impatto ambientale.

LA NORMATIVA IN VIGORE
I campi elettromagnetici interagiscono sempre con l’ambiente, e quindi anche coi tessuti biologici che incontrano. In generale, i fenomeni fisici indotti da un campo esterno nei tessuti di un organismo esposto provocano una deviazione dalle condizioni di equilibrio elettrico a livello molecolare. Ciò si traduce, talvolta, in una variazione della differenza di potenziale elettrico tra la parete interna e quella esterna della membrana cellulare.
Questa interazione di tipo elettrico ha un effetto biologico? Per poter parlare propriamente di effetto biologico, si deve verificare una variazione morfologica o funzionale in strutture di livello superiore (tessuti, organi, sistemi). Ci sono effetti termici (legati alla dissipazione dei campi elettromagnetici di grande intensità sui tessuti organici) ed effetti non termici. Nel caso dei sistemi di telefonia cellulare, le potenze impiegate e le distanze comunemente in gioco rispetto alle sorgenti non sono tali da provocare effetti termici apprezzabili, ma effetti non termici associati a presunti disturbi soggettivi riconducibili ad alterazioni del sistema nervoso.
Questo presunto effetto biologico costituisce un danno? Non necessariamente: affinché si verifichi un danno, occorre che l’effetto superi la capacità di compensazione di cui dispone l’organismo, che dipende anche dalle condizioni ambientali.
Gli effetti biologici acuti sono stati dimostrati sperimentalmente e sulla base di essi sono state concepite le normative internazionali. Gli effetti di basso livello non sono stati dimostrati, e per essi si applica il principio di precauzione.
Per quanto detto, la presenza di campi elettromagnetici nell’ambiente dev’essere tenuta sotto controllo per tre ordini di motivi:

1. L’esposizione di organismi biologici, anche per brevi periodi, a campi molto intensi può provocare conseguenze sanitarie negative. In questi casi l’effetto è quasi sempre di tipo termico, cioè legato alla dissipazione dell’onda elettromagnetica nei tessuti organici. Un po’ quel che succede quando cuociamo gli alimenti nel forno a microonde. Oltre agli effetti termici, ci sono anche effetti acuti non termici, documentati da studi epidemiologici e in genere legati a campi a bassa frequenza. Nella regione delle frequenze industriali (50-60 Hz), un gran numero di studi epidemiologici (in parte controversi) sembra evidenziare l’esistenza di una debole associazione tra l’esposizione a forti campi magnetici (oltre 0.4 μT) e l’insorgenza di leucemie infantili.
2. Esiste il sospetto (tuttora non dimostrato) che esposizioni prolungate anche a livelli inferiori a quelli massimi ammessi dalle normative possano costituire un fattore di rischio per alcune gravi patologie. Lo strumento di tutela nei confronti di questo rischio ipotetico consiste nelle cosiddette politiche cautelative, incorporate nelle normative stesse.
3. Esiste la possibilità che campi elettromagnetici anche di modesta intensità possano disturbare il funzionamento di apparecchiature elettroniche, il cui disservizio può causare un danno, un rischio o un disagio. Pensiamo alla strumentazione di bordo di un aereo, che non deve essere disturbata da interferenze esterne.

Seguendo i principi di tutela (dagli effetti acuti) e di cautela (da possibili e non provati effetti di lungo periodo dei campi di debole intensità), il legislatore ha posto dei limiti all’esposizione della popolazione alle radiazioni elettromagnetiche. Si tratta di limiti sulla durata dell’esposizione e sull’intensità del campo elettromagnetico, sotto precise condizioni.
In Italia l’attuale normativa fa riferimento al Decreto del Presidente del Consiglio dei Ministri dell’8 luglio 2003: “Fissazione dei limiti di esposizione, dei valori di attenzione e degli obiettivi di qualità per la protezione della popolazione dalle esposizioni a campi elettrici, magnetici ed elettromagnetici generati a frequenze comprese tra 100 kHz e 300 GHz”.
I vincoli della normativa, per la parte che qui interessa, sono riportati nella tabella seguente.

 

	Frequenza	Intensità di campo elettrico E [V/m]
Limiti di esposizione. Valori di campo e.m. che non devono essere superati in alcuna condizione di esposizione, ai fini della tutela dagli effetti acuti.	0.1 … 3 MHz	60
	3 … 3000 MHz	20
	3 … 300 GHz	40
Valori di attenzione. Valori di campo e.m. che non devono essere superati all’interno di edifici adibiti a permanenze non inferiori a quattro ore giornaliere e loro pertinenze esterne, che siano fruibili come ambienti abitativi quali balconi, terrazzi e cortilie sclusi i lastrici solari. Essi costituiscono la misura di cautela ai fini della protezione da possibili effetti di lungo periodo.	0.1 MHz … 300 GHz	6
Obiettivi di qualità. I valori di immissione (ossia come somma di tutti i contributi valutati o misurati sul ricettore) dei campi e.m. calcolati o misurati all’aperto nelle aree intensamente frequentate (intese anche come superfici edificate ovvero attrezzate permanentemente per il soddisfacimento di bisogni sociali, sanitari e ricreativi) non devono superare i valori indicati.	0.1 MHz … 300 GHz	6

 

 

MISURA DEL CAMPO ELETTROMAGNETICO: UN CASO REALE
Dunque, allo stato attuale, la normativa fissa limiti sull’intensità del campo elettromagnetico e sulla durata dell’esposizione.
Il campo elettromagnetico ricevuto da una sorgente come un’antenna per telefonia cellulare mal si presta ad essere descritto analiticamente, a causa della variabilità delle condizioni di propagazione: la mobilità del terminale, la presenza di ostacoli (e, quindi, di fenomeni di riflessione, rifrazione e diffrazione), le mutevoli condizioni meteorologiche influenzano pesantemente la propagazione, che quindi è meglio descrivibile in maniera statistica (ad es. come probabilità che il campo ricevuto da una certa sorgente, in un dato luogo, sia compreso in un certo intervallo di valori).
Sostanzialmente, il campo ricevuto dipende da tre fattori:
– la potenza in antenna, cioè la potenza che arriva all’antenna dai trasmettitori della srb;
– l’antenna⁽³⁾;
– l’attenuazione di tratta subita dall’onda nel propagarsi dall’antenna trasmittente alla ricevente. Questo è il termine aleatorio: a causa degli ostacoli e delle riflessioni, la propagazione non avviene (solo) in linea d’aria ma attraverso molteplici cammini, ed il campo subisce un’attenuazione variabile nel tempo e nello spazio, anche in modo repentino.

Nel caso (più teorico che pratico) in cui non ci siano ostacoli frapposti lungo la tratta radio, possiamo considerare che la propagazione avvenga in modo rettilineo dall’antenna al ricevitore, nello spazio libero.
In tali condizioni, il campo elettromagnetico può essere descritto in maniera abbastanza semplice purché la distanza dall’antenna sia sufficientemente grande⁽⁴⁾. Sotto questa condizione, non essendoci ostacoli frapposti, l’attenuazione di tratta dipende solo dalla distanza in linea d’aria dall’antenna, ed aumenta con la distanza.

Ebbene, esistono casi reali che si avvicinano discretamente a questa situazione ideale. Un esempio è il sito TIM (Telecom Italia Mobile) davanti al casello autostradale di Senigallia (Borgo Molino).
Il settore est dell’impianto⁽⁵⁾, che irradia verso il centro di Senigallia, è privo di ostacoli nelle immediate vicinanze: i primi ostacoli sono l’albergo e gli edifici prospicienti il centro commerciale.

Sito TIM AN06 “Senigallia”: il traliccio con le antenne dei tre settori (a sx), le antenne del settore est (a dx). Cliccare per ingrandire

La misura⁽⁶⁾ del campo irradiato è stata fatta alle 12:40 del 1 agosto 2007, nel parcheggio del vicino centro commerciale, alla distanza approssimativa di 150 m dalle antenne, nella direzione di massima irradiazione.
Di seguito sono riportati i valori del campo misurato, confrontati con le stime teoriche.

	Stima (spazio libero) [V/m]	Stima (modello di Okumura-Hata) [V/m]	Misura [V/m]
GSM 900 MHz	0.06	0.086	0.06 ÷ 0.09
UMTS 2100 MHz	0.05	0.048	0.03 ÷ 0.05

I campi misurati, in buon accordo con le stime teoriche, sono di gran lunga sotto i limiti della normativa (6 V/m).
Va ribadito che tali livelli sono stati calcolati in una situazione pessimistica: ossia davanti all’antenna, senza ostacoli frapposti. Nella stragrande maggioranza dei casi, per effetto di ostacoli (case, muri, alberi, ecc.) e di una maggior distanza dall’antenna, i livelli di campo sono anche inferiori.

E I CELLULARI?
Appurato che in condizioni normali, ossia a distanze di qualche decina di metri dall’antenna della srb, i livelli di campo sono già abbondantemente sotto i limiti della normativa, ci si può chiedere cosa succede per i cellulari, che usiamo quotidianamente.
La potenza emessa da srb è molto più alta di quella emessa da un cellulare, e così pure l’efficienza dell’antenna trasmittente. Ma la distanza di un ipotetico osservatore dall’antenna di una srb è tipicamente molto maggiore della distanza da un cellulare, che viene appoggiato all’orecchio.
Si può stimare che, con valori tipici dei parametri in gioco, i campi cui siamo sottoposti usando un cellulare all’orecchio sono centinaia di volte più intensi di quelli generati dall’antenna di una srb⁽⁷⁾.
Vero è, comunque, che il telefonino non è usato 24 ore su 24, mentre la srb è accesa in continuazione (anche se la potenza irradiata dipende anche dal traffico).

CONCLUSIONI
Quanto scritto finora può essere riassunto in 3 punti:

1. Tenere poco o nessun conto delle esigenze radioelettriche nell’installazione delle Stazioni Radio Base produce una brutta pianificazione di rete. Ciò si traduce in uno spreco di risorse (numero di srb, potenza trasmessa, ecc.), diminuisce l’efficienza (più interferenza, meno capacità) e aumenta l’inquinamento elettromagnetico.
2. In condizioni normali di esposizione, le distanze dalle antenne delle srb sono tali che i campi risultano abbondantemente sotto la soglia cautelativa imposta dalla normativa (6 V/m).
   Di cosa si sta discutendo, allora? Spesso si ha la sensazione che la normativa, invocata per (sperare di) dimostrare che i campi sono oltre i limiti, venga poi rimessa nel cassetto una volta constatato che non è così, per continuare a fare le barricate ideologiche contro le antenne.
3. Un’analisi delle distanze e delle potenze trasmesse mostra che il campo di gran lunga più intenso è quello prodotto dal cellulare vicino alla testa. Come mai l’istintiva e per molti versi irrazionale paura delle antenne non nasce anche verso il nostro caro e inseparabile telefonino? Eppure, quando lo usiamo, il cellulare ci regala onde elettromagnetiche di intensità enormemente più alta di quelle del traliccio vicino casa, contro cui abbiamo scatenato l’avvocato.

Piaccia o no, insomma, l’inquinamento elettromagnetico è un prodotto della civiltà. Possiamo eliminarlo, a patto di rinunciare a tutte le nostre comodità (o capricci, a seconda dei punti di vista).
La soluzione, un po’ drastica ma pur sempre praticabile, c’è: tolleranza zero verso le antenne, e quindi tolleranza zero anche verso i cellulari. Abbattiamo tutti i tralicci e gettiamo il nostro telefonino nell’immondizia.
Ovviamente è più popolare la tolleranza zero solo verso le antenne. I politici cavalcano l’onda e dicono alla gente quel che la gente vuole sentirsi dire, senza troppi distinguo e soprattutto non sapendo loro stessi di cosa stanno parlando.
Certo: innescare un dibattito serio su dati di fatto, col rischio di mettere in discussione i preconcetti, è più difficile ed impopolare. Ma siamo sicuri che la scelta più popolare sia anche la più ragionevole?

* * *

 

NOTE
⁽¹⁾ In realtà non c’è nulla da ripetere, salvo in casi molto particolari. Ad esempio, quando il mobile viene rintracciato dalla rete perché è in arrivo una chiamata o un sms a lui destinato. La rete non sa a priori dov’è il mobile, ne conosce l’ultima posizione con un grado di approssimazione di parecchi chilometri. Manda allora la segnalazione a tutte le srb comprese in quell’area, le quali ripetono i messaggi di rintracciamento (paging) verso il mobile.

⁽²⁾ Minimizzare la potenza trasmessa è tra le principali preoccupazioni del Gestore, non solo per ridurre l’assorbimento di energia degli apparati, ma soprattutto per salvaguardare la qualità della rete. Se ciò è importante in sistemi come il GSM in cui l’accesso alla rete è a divisione di tempo tra diversi utenti (non ci sono due utenti che trasmettono contemporaneamente sulla stessa frequenza sotto la stessa srb), è addirittura vitale per sistemi come l’UMTS in cui i diversi utenti trasmettono contemporaneamente sulla stessa frequenza: se per un utente il sistema usa una potenza superiore a quella necessaria, si corre il rischio di “accecare” gli altri utenti e quindi impedir loro di far traffico. È un po’ quel che succede in una stanza dove tutti parlano insieme: è indispensabile che ognuno moderi il tono di voce, altrimenti costringe gli altri ad alzare progressivamente il volume col risultato che tutti urlano e nessuno capisce più nulla.

⁽³⁾ Funzione dell’antenna è irradiare la potenza che le arriva dai trasmettitori, preferibilmente in certe direzioni piuttosto che in altre, secondo le esigenze di copertura. A tale proposito, si definisce guadagno di un’antenna il rapporto tra la potenza ricevuta da un ipotetico osservatore che si trovi nella direzione di massima irradiazione e la potenza che sarebbe ricevuta dallo stesso osservatore da un’antenna che irradi uniformemente in tutte le direzioni (antenna isotropica), a parità di distanza e di potenza trasmessa.
Un esempio. Visto che l’antenna isotropica, per definizione, irradia uniformemente su tutto lo spazio, supponiamo che una certa antenna sia capace di irradiare uniformemente solo su un emisfero: a parità di potenza trasmessa, un osservatore posto sulla superficie dell’emisfero sarà investito da una potenza doppia. Pertanto l’antenna in questione avrà guadagno pari a 2, ossia 3 dBi (3 dB sull’isotropica).
La diversa capacità di irraggiamento in direzioni spaziali diverse (descrivibile attraverso il diagramma di irradiazione) dipende dalla struttura dell’antenna. Secondo una proprietà fondamentale dell’elettromagnetismo, quanto più un’antenna è estesa su un certo piano dello spazio, tanto più stretto sarà il fascio irradiato su quel piano. Nel caso delle antenne per telefonia cellulare, si vuole un ampio irraggiamento sul piano orizzontale (dare copertura alla popolazione) e stretto su quello verticale (dare copertura ad aerei o ad uccelli non serve): dunque, le antenne saranno pannelli alti e stretti.
Esigenza opposta devono soddisfare le antenne dei radar per l’assistenza al volo. Dovendo rivelare oggetti in volo e darne la posizione precisa in termini di coordinate, devono illuminare porzioni di cielo strette sul piano orizzontale (tanto poi l’antenna ruota a 360°) ed ampie sul piano verticale (per rivelare aerei a diverse altezze sull’orizzonte). Le antenne, quindi, saranno basse e larghe.

⁽⁴⁾ Il campo elettromagnetico può essere descritto in modo semplice purché la distanza dall’antenna sia sufficiente da trascurare gli effetti prodotti dalla sorgente. A tale proposito si parla di “zona di campo lontano” o “zona di Fraunhofer”, per indicare la distanza oltre la quale gli effetti della sorgente sono trascurabili e l’onda elettromagnetica si sostiene indipendentemente dalla sorgente (antenna). In tale zona l’onda si propaga come un’onda piana, ovvero il fronte d’onda è piano.
A ben vedere, ciò vale per tutti i fenomeni di propagazione ondosa: il sasso lanciato in uno stagno si trasforma in una sorgente di moto ondoso i cui fronti d’onda sono circonferenze concentriche. Man mano che ci si allontana dalla sorgente, le circonferenze si allargano e il moto ondoso assume sempre più un andamento piano, che “perde memoria” della sorgente.
Le assunzioni di cui sopra valgono nella zona di campo lontano, ovvero zona di Fraunhofer, cioè per distanze dall’antenna superiori a 2d²/λ, dove d è la dimensione maggiore dell’antenna e λ è la lunghezza d’onda del segnale radio. Per il GSM 900 MHz, assumendo d = 2.5 m e λ ≈ 30 cm, la regione di campo lontano è oltre i 50 metri. Per il GSM 1800 MHz e UMTS 2100 MHz, assumendo grossolanamente d = 1.5 m e λ ≈ 15 cm, la regione di campo lontano è oltre i 30 m. Per il campo emesso dai cellulari, assumendo d = 3 cm e valori di λ nelle diverse bande, la distanza di 1 cm assicura di essere in campo lontano per tutte le bande.
In tali condizioni, supponendo una propagazione in spazio libero (cosa che peraltro non è praticamente mai verificata a causa degli ostacoli e quindi costituisce uno scenario pessimistico sull’intensità del campo ricevuto), l’intensità del campo elettrico si può scrivere come E = [ηP_tG_t/(4πr²)]^1/2 = (30P_tG_t)^1/2/r, dove P_t è la potenza in antenna, G_t è il guadagno dell’antenna, r è la distanza dall’antenna e η = 120π ≈ 377 Ω è l’impedenza caratteristica del vuoto. In zona di Fraunhofer il campo magnetico H è legato al campo elettrico E attraverso la relazione E/H = η.

⁽⁵⁾ L’impianto AN06 (TIM) serve buona parte del centro di Senigallia, delle zone di Capanna e Saline e dei quartieri lungo la valle del Misa. Il settore est, oggetto delle misure, copre il centro città ed ha i sistemi d’antenna a circa 20 m di altezza.

⁽⁶⁾ La misura non è stata fatta come specificato dalla normativa, non essendo disponibile la strumentazione adeguata. Si è usato un comune cellulare Nokia 6680 equipaggiato con software per la visualizzazione delle misure eseguite dal terminale.
I risultati di misura sono:
– GSM 900 MHz: RxLev = -39 ÷ -42 dBm (approx) misurato dal terminale in stato idle, corrispondente a un campo elettrico di circa 95.8 ÷ 98.8 dBμV/m, cioè 0.06 ÷ 0.09 V/m.
– UMTS: RSSI = -50 ÷ -54 dBm (approx) misurato dal terminale in stato idle, corrispondente a un campo elettrico di circa 90.6 ÷ 94.6 dBμV/m, cioè 0.03 ÷ 0.05 V/m.

⁽⁷⁾ In zona di Fraunhofer, il rapporto tra il campo elettrico generato dall’antenna di un cellulare e quello generato dall’antenna di una srb è (d_s/d_u)[P_uG_u/(P_sG_s)]^1/2, dove d_s è la distanza dall’antenna della srb, d_u è la distanza dall’antenna del cellulare, P_s, P_u, G_s e G_u sono rispettivamente potenze e guadagni delle antenne della srb e del cellulare.
Con valori tipici dei parametri in gioco, questa espressione si può approssimare al 2-3% del rapporto d_s/d_u. Poiché solitamente d_s è dell’ordine delle decine o centinaia di metri e d_u è dell’ordine dei centimetri, il rapporto si approssima a qualche centinaio (200-300). Ne segue che il livello di campo di un cellulare in trasmissione è centinaia di volte maggiore di quello di una srb.